Forschung für den Mittelstand - Die IGF-Projektdatenbank

Theoretische Modellbildung und experimentelle Analyse zur Beschreibung der hydrodynamischen Verhältnisse in Planetenradgleitlagern

Eine hohe Leistungsdichte und die Ausnutzung des vollständigen Potenzials der Verzahnung von Planetengetrieben erfordern für die Planetenradlagerung besondere Lösungen. Praktische Anwendungen zeigen, dass Gleitlagerungen von Planeten das Betriebsspektrum von Planetengetrieben deutlich erweitern können. Es existieren zurzeit jedoch nur stark vereinfachte Berechnungsverfahren, um die Betriebseigenschaften einer Planetenradgleitlagerung beurteilen zu können. Daher besteht das zentrale Ziel des Forschungsvorhabens in der Entwicklung eines experimentell verifizierten Modells zur Beschreibung der thermo-elasto hydrodynamischen Verhältnisse in Planetenradgleitlagern bei stationärem Betrieb, sowie dessen Umsetzung in numerischen Algorithmen zur Untersuchung der spezifischen Lagereigenschaften. Da bei üblichen Radiallageranwendungen die Welle in einem Stator rotiert, ergeben sich umfangreiche Änderungen im Rahmen der energetischen Betrachtungen zur Ermittlung der Temperaturverteilung im Gesamtsystem bestehend aus Planetenbolzen, -rad und -lager. Weiterhin sind der Veformungszustand der Gleitflächen sowie die komplexe räumliche Ausrichtung des Systems infolge exzentrisch angreifender Kräfte sowie von Nachgiebigkeiten des Planetenträgers abzubilden. Die thermo-elasto hydrodynamische Modellbildung soll infolge des Anspruchs an Allgemeingültigkeit vollständig auf Basis einer theoretischen Systemanalyse erfolgen. Weiterhin werden mittels bestehender Modelle die Einflüsse von Mischreibung und Verschleiß beurteilt. Zur experimentellen Verifikation der theoretischen Modelle wird ein geeigneter Prüfstand entwickelt und aufgebaut, der die experimentelle Untersuchung der Komponente Planetenradlager hinsichtlich der für die Berechnung relevanten Größen erlaubt. Da die Forschungsergebnisse das Systemverständnis steigern und die theoretische Analyse der Planetenradgleitlagerung ermöglichen, stellen sie eine Basis für zukünftige Innovationen im Bereich der Planetengetriebe dar.

Ergebniszusammenfassung:

Ergebnisse :

a) Verbessertes Systemverständnis und Lebensdaueraussagen über die Gleitlagerung in Planetenrädern

b) Entwicklung eines Berechnungsverfahrens für Planetenradgleitlager und exemplarische numerische Umsetzung zur Untersuchung wichtiger Einflussgrößen

c) Erfolgreiche Validierung des Verfahrens auf Basis einer experimentell ermittelten Messdatenbasis auf geeigneten Prüfständen

Anwendungsmöglichkeit:

a) Berechnung der Druck- und Temperaturverhältnisse unter Berücksichtigung von Mischreibung und Verschleiß in Planetenradgleitlagern im niedrigen Drehzahlbereich

Das Forschungsziel wurde erreicht.